學習篇：關於Java中的同步

在我們平常的開發工作中，或多或少的都能接觸到多線程編程或者一些並發問題，隨著作業系統和系統硬體的升級，並發編程被越來越多的運用到我們的開發中，我們使用多線程的最初的想法是能夠更大程度的利用系統資源，但是我們在使用多線程的時候，也會有一些問題的存在，我們先來看一段代碼。

    private static int i = 0;    private static void increse(){        i++;    }    public static void main(String[] args) {    Thread[] threads = new Thread[20];        for (int i = 0; i < threads.length; i++){            threads[i] = new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    for (int j = 0; j < 10000; j++){                        increse();                    }                }            });            threads[i].start();        }                while (Thread.activeCount() > 1){            Thread.yield();        }                System.out.println(i);    }

首先看看這段代碼是沒有問題的，但是如果在多線程的環境中，這段代碼啟動並執行結果基本是都不一樣的，這裡是開啟20個線程，然後每一個線程調用increse()方法對變數i進行一個賦值操作，預期的一個輸出應該是200000，但是為什麼會每一次的輸出都不太一樣呢？原因就在於這個地方i++，這裡就是產生並發問題的根本原因，那看起來很簡單的一個i++為什麼會有這種問題？這裡就簡單的從java記憶體模型(JMM)來瞭解一下，首先JMM規定，每一個線程運行時都會有一個工作記憶體，然後變數i是儲存在主記憶體的，每次線程在計算資料的時候都要去主記憶體中擷取當前變數的值，那麼簡單的來說，就是一個線程將變數i計算得到結果後，還沒有將這個資料重新整理到主記憶體，在這個時候，其他的線程已經擷取到了原來的值，換句話說，本線程中擷取到的資料是否是最新的，這個是不知道的。但是這隻是從JMM角度來簡單的說一下，i++這個看似簡單的操作其實包含了三個操作，擷取i的值，對i進行自增，然後對i進行賦值。就是在這幾個操作中，其他的線程會有很多的時間來做很多的事情，那有人會問，是不是將這個i++操作同步就可以了？是的，那該如何同步呢？

有人說用volatile來修飾一下變數i不就可以了嗎？是的，java中volatile這個關鍵字確實是提供了一個同步的功能，但是為什麼在這裡修改一下還是沒有效果呢？原因就在於如果一個變數用volatile修飾之後，只是會讓其他的線程立即能夠知道當前變數的值是多少，這裡就叫做可見度，但是還是解決不了i++這幾個操作的問題，那如何處理，又有人提出用synchronized這個關鍵字，不得不承認，這個關鍵字確實很強大，是能夠解決這個問題，那我們有沒有考慮過這個為什麼可以解決這個問題，是如何解決的，那還是簡單的說一下，首先synchronized是屬於JVM層級的，有這個關鍵字的方法或者代碼塊，最後會被解釋成monitorenter和monitorexit指令，這兩個位元組碼都明確需要一個reference類型的參數來指出要鎖定或者解鎖的對象，像這樣：

public synchronized String f(){    //code}synchronized(object){    //code}

看到這裡，我們應該能明白synchronized為什麼可以解決上面程式的問題，但是我們還應該要明確一個概念就是原子性，換句話說，就是我們在處理一些多線程的問題的時候，應該保證一些共用資料的操作是原子性的，這樣才能保證正確性，看到這裡，相信你也有了一個大概的理解，那我們來總結一下，在處理多線程的問題的時候，哪些點是值得注意的，可見度，原子性，有序性，這幾個點是保證多線程能夠正確的一個前提條件，至於什麼是有序性，這裡涉及到記憶體指令的重排序，不在討論範圍內，以後再來討論。

這裡還要指出一個問題，就是是否我們在處理多線程問題的時候，一定要同步，或者說一定要加鎖，這個也不是一定的，之前網上有一個說笑的方式，就是我們在處理多線程的問題的時候，有時候就會發現，代碼又被寫成了單線程，當然這隻是一個玩笑話，但是這裡我們也能看出來，是不是單線程的程式就不會有這些問題？答案是肯定的，因為單線程不存在資源競爭的問題，也就不需要再討論了。

那麼我們什麼時候需要使用同步，什麼時候又不需要呢？我們來看一段代碼

    public String f(String s1, String s2, String s3){        return s1 + s2 +s3;    }

這是一個字串拼接的一個方法，我們來反編譯看一下，這裡JVM到底是怎麼做的？